Relè Differenziale Percentuale
Definizione: Un relè differenziale percentuale è definito come un tipo di relè che funziona in base alla differenza di fase tra due o più grandezze elettriche simili. Rappresenta una forma avanzata di relè di protezione differenziale. L'unica distinzione tra esso e altri relè differenziali risiede nella presenza di una bobina di restrizione. Il relè differenziale percentuale incorpora una bobina di restrizione proprio per affrontare i problemi derivanti dalle discrepanze nel rapporto di corrente quando si ha a che fare con correnti di cortocircuito esterne ad alta intensità.
Il sistema differenziale percentuale presenta una bobina di restrizione connessa all'interno del cavo pilota, come mostrato nella figura sottostante. Le correnti indotte in entrambi i trasformatori di corrente (TC) fluiscono attraverso questa bobina di restrizione. Nel frattempo, la bobina operativa è posizionata al punto mediano della bobina di restrizione.
La bobina di restrizione governa la caratteristica sensibile del relè. Serve a prevenire il trip non desiderato del trasformatore a causa di correnti sbilanciate. Inoltre, la bobina di restrizione riduce gli armonici presenti nella corrente di accensione.
Principio di funzionamento del relè differenziale percentuale
Il momento generato dalla bobina di restrizione agisce per impedire la chiusura del circuito di trip, mentre il momento prodotto dalla bobina operativa tenta di chiudere i contatti del circuito di trip. Nelle condizioni operative normali e durante le situazioni di carico passante, il momento prodotto dalla bobina di restrizione supera quello della bobina operativa. Di conseguenza, il relè rimane in uno stato non operativo.
Quando si verifica un guasto interno, il momento operativo supera il momento di restrizione. A questo punto, i contatti del circuito di trip si chiudono, aprendo l'interruttore. Il momento di restrizione può essere regolato modificando il numero di spire della bobina di restrizione.
A causa dell'influenza della bobina di restrizione, la corrente differenziale richiesta per l'operazione di questo relè è una quantità variabile. La corrente differenziale nella bobina operativa è proporzionale a (I1 - I2). Poiché la corrente operativa è collegata al punto mediano della bobina di restrizione, la corrente nella bobina di restrizione è proporzionale a (I1 + I2)/2. Durante i guasti esterni, sia I1 che I2 aumentano, portando a un aumento del momento di restrizione. Questo impedisce efficacemente il malfunzionamento del relè.
Caratteristica operativa del relè differenziale percentuale
La caratteristica operativa del relè differenziale percentuale è illustrata nella figura sottostante. Il grafico dimostra chiaramente che il rapporto tra la corrente operativa e la corrente di restrizione rimane a un percentuale fissa. Questo tipo di relè è anche noto come relè differenziale polarizzato. Il motivo è che la bobina di restrizione è spesso chiamata bobina di polarizzazione, poiché genera un flusso magnetico aggiuntivo, influenzando l'operazione del relè.
Tipi di relè differenziale percentuale
Il relè differenziale percentuale è principalmente categorizzato in due tipi, vale a dire:
Questi relè vengono utilizzati per la protezione di vari componenti elettrici come generatori, trasformatori, linee di alimentazione, linee di trasmissione, ecc.
1. Applicazione in un sistema a tre terminali
Questo tipo di relè differenziale percentuale può essere utilizzato per elementi elettrici con più di due terminali. In una configurazione a tre terminali, ogni terminale è associato a una bobina con un numero uguale di spire. I momenti generati da queste bobine agiscono indipendentemente l'uno dall'altro e sono combinati aritmeticamente.
La caratteristica pendenza percentuale del relè varia in base alla distribuzione di corrente tra le bobine di restrizione. Questi relè sono progettati per operare istantaneamente o a velocità elevate, consentendo una rapida risposta a condizioni anomale.
2. Relè differenziale polarizzato a induzione
Il relè differenziale polarizzato a induzione presenta un disco oscillante che si muove all'interno degli spazi d'aria di due elettromagneti. Un anello di rame è fissato a una parte di ogni polo, e questo anello ha la capacità di muoversi verso, dentro o lontano dal polo. Questa disposizione meccanica svolge un ruolo cruciale nell'operazione del relè, permettendogli di rilevare differenze nelle grandezze elettriche e attivare azioni protettive quando necessario.
Il disco è soggetto a due momenti distinti: uno generato dall'elemento operativo e l'altro dall'elemento di restrizione. Quando gli anelli di schermatura di entrambi gli elementi sono posizionati identicamente, il momento di restrizione agente sull'anello diventa zero. Tuttavia, quando l'anello di schermatura dell'elemento di restrizione è spostato più in profondità nel nucleo di ferro, il momento esercitato dall'elemento di restrizione supera quello dell'elemento operativo.
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